案例分享

用戶：Homestead 乳業公司

地點：印第安納州，美國

用戶需求：沼氣發電

解決方案：2 臺 Cat??（卡特）G3512A 沼氣發電機組；項目設計，建設，運營

Cat?（卡特）代理商：Michigan Cat

項目概覽

Homestead 乳業公司有兩個厭氧發酵池用于處理 2000 多頭牛的糞便。公司最初只是一個擁有 110 頭奶牛的小型家庭農場。該奶牛場現有 1800 頭奶牛和 300 頭處于干奶期的奶牛，另外還有來自附近農場的 1700 頭奶牛在這里擠奶。公司與當地的 Cat 代理商 Michigan Cat 合作，量身定制了一套發電系統。Michigan Cat 為其安裝了兩臺 1200 rpm 的 Cat G3512A 發電機組以及輔助設備，該機組使用壽命長，擁有成本和運營成本低。糞便被收集在收集池里，通過管道輸送到一組混合槽中，然后導入兩個厭氧發酵池，由此產生的甲烷氣體為發電機組提供燃料。

乳業公司利用沼氣安裝了兩臺 1200 rpm 的 Cat G3512A 發電機組以及輔助設備發電

電力需求

Homestead 乳業公司位于印第安納州普利茅斯，最初只是一個擁有 110 頭奶牛的小型家庭農場。1979 年，Floyd Houin 和 Dan Houin 兄弟二人從他們父親手上買下了這座農場，逐步將其發展成為如今的大型奶牛場。

該奶牛場現有 1800 頭奶牛和 300 頭處于干奶期的奶牛，另外還有來自附近農場的 1700 頭奶牛在這里擠奶。然而，隨著不斷的成功和規模的擴大，他們引起了所在社區越來越多的關注。奶牛數量的增加意味著會產生更多的糞便，更多的糞便意味著奶牛場周圍的氣味更大，這會直接影響到附近的居民生活。

奶牛場的化糞池

通過分析印第安納州北部和密歇根州南部的多家農業公司，Floyd Houin 開始摸索減少牛糞氣味影響的方法。最終，他確定了發展方向——建設一處沼氣發電設施，把糞便轉化為電力。

不久之后，Homestead 乳業公司獲得了政府的可再生能源補貼，用于幫助其支付安裝新沼氣發電設備的前期費用。此外，該州最大的天然氣配送公司 Northern Indiana Public Service Co. (NIPSCO) 還與 Homestead 乳業公司簽署了一份為期 15 年的電力購買協議，總計購買 1 MW 電力——這些電力足以為滿足 1000 戶家庭的用電需求。在這些財政支持下，公司得以開始建設全新的沼氣發電設施——Homestead Green Energy。

在該項目決定利用沼氣發電進入開發階段后，公司必須找出一款既能輔助沼氣發電設備，同時又能生產足夠的電力來維持 NIPSCO 協議的發電系統。

解決方案

在項目研究階段，Houin 參觀了一家農場，該農場有一處可再生能源發電設施采用的就是卡特彼勒發電機組。他了解到，盡管該發電機組屬于較早的型號，但該系統仍能以峰值效率運行，幾乎沒有問題，所以可靠性是一個重要因素。

“發電機組有時候需要維修，所以你必須有可靠的零件和服務，”

“我們承擔不起停機的代價，而且我見過許多比較老舊的 Cat 發動機仍在運轉，這種可靠性確實幫我們做出了決定。”

——Houin

Homestead 乳業公司與當地的 Cat 代理商 Michigan Cat 合作，為 Homestead Green Energy 量身定制了一套發電系統。Michigan Cat 為其安裝了兩臺額定轉速為 1200 rpm 的 Cat G3512A 發電機組以及輔助設備。G3512A 采用了堅固耐用的設計，使用壽命更長，并且擁有成本和運營成本更低，能夠實現最佳性能。

Cat G3512A 發電機組

“相比 1800 rpm 的發動機，它的噪音更小，這一點我很喜歡，所以我們早期在低轉速發電機上投入了更多的資金，”

“我們在沒有迫切需求的情況下選擇了更大的容量，因為從長遠來看這樣更好。由于我們不會把發電機組用到極致，所以可以減少設備磨損。”

——Houin

這兩臺發電機組對從動物糞便轉化成電能的過程中是非常重要的。在 Homestead Green Energy，牛的糞便被收集在收集池里，通過管道輸送到 1700 英尺外的一組混合槽中，然后導入兩個厭氧發酵池。進入槽中后，糞便會被加熱，并進行微生物處理，所產生的甲烷氣體被用來為燃氣發電機組提供燃料。而發電機組的輻射熱和缸套水熱量可以在發酵過程中用來加熱發酵池。

Cat G3512A 發電機組操控臺

除了減少氣味和發電帶來的經濟回報之外，Homestead 乳業公司還將發酵池中的固體進行脫水，用作奶牛的臥床墊料。另外，液態營養副產物被保存在污水貯留池中，用于給農田施肥。

“通過把這些豐富的物質轉化為收入，我們不僅提升了奶牛場的盈利能力，”

“還有助于增加營養價值，這對環境非常有益。作物可以更好地吸收糞便的養分，同時還能減少氣味，這對社區來說受益匪淺。”

——Ryan Rogers

Homestead Green Energy

設備操作員

Homestead Green Energy 的設備展示了小規模沼氣發電設施的經濟可行性，這可能會激勵其他奶牛場采取相同的做法。

“我看到許多奶牛場正在充分利用自己手中的資源，從污染 / 氣味角度來看，把負擔變成了寶貴的社區資源。”

“我相信這樣的設備會給乳業發展帶來極大的好處。”

——Mike Fenton

Michigan Cat

垃圾填埋和沼氣能源客戶經理

結果

自 2013 年 10 月全面投產以來，Homestead Green Energy 一直在不斷運轉。兩臺 Cat G3512A 發電機組均在發酵池附近的建筑物內全天候運行，不間斷運轉的運行小時數使維護變得極為重要。在發電機組首次換油時，Homestead 乳業需要一些幫助來維修閥門。

“我打電話給 Cat 代理商，他們沒問任何問題，第二天就來了，”

“他們理解這個系統必須保持運行，不能停擺。他們給了我們很大的幫助。”

——Rogers

盡管 Homestead Green Energy 預計需要五年時間才能實現收支平衡，但他們已經開始實施擴展計劃。Homestead 乳業公司正準備升級，安裝第三個發酵池和另一臺發電機組。Houin 還在尋找更多將熱電聯產應用到其業務中的機會。

“

“我們有很多消耗不掉的熱能，所以我們正在尋找更多方法把它們利用起來，”

“也許我們會增加一些溫室，或者通過其他方法來發揮這些熱能的價值。那將是我們的下一步發展。”

——Houin

責任編輯：LuYue

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